Kinetic Isotope Effect

定义 Definition

动力学同位素效应：指在化学反应中，用某元素的不同同位素（常见如用氘 D 替代氢 H）替换反应物中的原子后，反应速率发生改变的现象。其根源通常与键振动频率、零点能差异以及过渡态能垒（有时还包括量子隧穿）有关。常见分为一级（同位素原子所在键在速率决定步骤中断裂/形成）与二级（该键不直接断裂/形成，但环境变化影响速率）同位素效应。

发音 Pronunciation (IPA)

/kɪˈnɛtɪk ˈaɪsətoʊp ɪˈfɛkt/

例句 Examples

Replacing H with D often slows the reaction because of the kinetic isotope effect.
用氘（D）替代氢（H）常会使反应变慢，这是动力学同位素效应导致的。

A large primary kinetic isotope effect suggests that breaking the C–H bond is involved in the rate-determining step.
显著的一级动力学同位素效应通常表明 C–H 键断裂参与了速率决定步骤。

词源 Etymology

该短语由三部分构成：kinetic（“动力学的”，来自希腊语 kinesis“运动”）+ isotope（“同位素”，源于希腊语 isos“相同” + topos“位置”，意指在元素周期表中占同一位置的不同原子）+ effect（“效应/影响”，来自拉丁语 effectus）。合起来即“同位素替换对反应动力学（速率）造成的影响”。

相关词 Related Words

• Arrhenius Equation
• Fractionation Factor
• Isotope
• Primary KIE
• Reaction Rate
• Secondary KIE
• Transition State
• Tunneling

文学与学术作品 Literary & Notable Works

• Bigeleisen, J.; Mayer, M. G. (1947). Calculation of Equilibrium Constants for Isotopic Exchange Reactions（提出并奠定同位素效应理论基础的经典论文之一）
• Westheimer, F. H. (1961). The Magnitude of the Primary Kinetic Isotope Effect for Compounds of Hydrogen and Deuterium（关于一级动力学同位素效应的重要综述/论文）
• Bell, R. P. The Tunnel Effect in Chemistry（讨论量子隧穿与同位素效应的经典著作）
• Atkins & de Paula. Atkins’ Physical Chemistry（物理化学教材中系统讲解动力学同位素效应）
• Anslyn & Dougherty. Modern Physical Organic Chemistry（物理有机化学中用 KIE 解析机理的常用教材）